近海底质环境质量评价标准初探.pdf

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1、弼 9卷革 2期 l 9 g 0年 5月 海洋环境科学 M A RI NE ENVI R0N M ENTAL SCI ENCE VO1 9No 2 近海底质环境质量评价标准初探 戚建人(国家海洋屙束海环境监测中心，上海)摘 要 在收 集我 国沿海海域 的海 洋底质环境 监 测资 料的基础 上，通过对 部 分资料沉、积物 中的 污染物 质含 量 与底质类型 之 问的关 系分析，厦沿海 海域底质环 境现 状和 海 洋 沉积污 染因子 背景值 的研 究，结合 时 东海生物 生态种 群的研 究，提 出 了三种 不 同 类型 的沉 积物(砂、粘砂、粘土)分别 制 定不 同的海 洋底质环 境 质量 评 价

2、标 准，初 步提 出 T一 组数值。供 有关部 门制 定“国家海 洋底质环 境 质量 评价标 准”时参 考。人 类行 为所 产 生的污染 物质通过 不同途 径 汇集 到 海洋，这 些污染 物质在 海水 中通过 化学 聚凝、固体 悬浮 物的吸 附、沉降等作 用，最 终沉 积到 海底。另一方面，由于水动力 条件 的变 化，底 质沉 积物 可 以再 搬运，而成为 海洋 二次污 染的污 染源。再则，海洋底 质沉 积物对 海洋 生物，尤其是 对海洋底 栖生 物有着较 大的影 响。因此，对 海洋底 质环境 质量 的正确 评价，有 着极 为 重要的 意义。近 海海洋底质 环境 是海 洋环 境 中一个重 要

3、的组 成 部分。对 海洋底 质环境质 量作 出准确 的 评价，首先 要 有一个 海洋底质环 境质 量评价标 准。然 而，目前 国家 还 没有制 定和颁 布这样 一 个具 有法律 效 力的“国家海洋 底质环境 质 量评价标 准。”正 因为这样，目前，各有关 单位 对 海洋底 质环境 质 量的评价 缺乏一 个统 一 的标 准，且 因人而 异，因此，评 价结果 往往 块乏可 比 性。据此，笔者收集 了我 国沿 海海洋底 质环境 监测 资料，并对部分 资料 进行分 析、研 究，结 合对东 海生物生态种群的研究对海洋底质环境质量评价标准，提出了一点粗浅的看法。一、不 同底质类型与底质污染物质含量的关系

4、海洋底质沉积物是海洋水动力条件、物理化学条件平衡的结果。一般说来，水动力条件 作用所产生的是以机械沉积为主的粗沉积环境相，而物理化学条件作用所产生的则是以化学 聚凝、吸附、络合为 主的粘土 沉 积环 境相。沉 积物的 粒度参数 反映 了 当时的沉 积环境 和相指 数。水体 中的污 染物 质经过 化学 聚凝、固体悬 浮物的 吸附 以及沉 降作 用 等 过 程，沉 积于 海 本文于l g 8 8 年l 毒 月 2日收到修改稿于l 们9 年 5 月l O 日收到。维普资讯 http:/ 7 0 海洋环境列学 9卷 底。由于不同 粒级的 固体 悬浮 物，对污 染物质 的吸附 能 力、沉 降速 度都 不

5、相 同 所 以反映 稿 宏 观上 就是不 同粒级 的底 质类型对污 染 物质的甯 集能 力也不 同。我 们将 1 9 8 6、1 9 8 6 年东海底 质环境 监、删资料 中的Cu、Hg、Cd、Pb在 三种不 同 底 质 类型(砂、粘砂、粘土)沉积 物 中的 平 均含量列 于表 I 可 看 出这 几种 污染 物质 含量在 砂 中最 低，在粘土 中最 高，在粉 砂 中居 中。反 映 出了不 同粒级 对污染 物质的富 集 能力是不 同的。枯 土粒 级的底 质类型 对Cu、Hg、Pb Cd等 污染 物质具有 较 强的聚 凝沉 降 能力和 吸附能 力，砂质 类型则 最弱。表 2列举 的是三 个粒度 参

6、数 与黄 海 1 9 8 6、1 9 8 7 年 的 Ct l、Z n、P b、Cd平 均 含 量 之 间 的关 系。其 结 果 与 表 1类 似。裹 1 底质类型与污染物质的平均含量 裹 2 黄海底质类型与 污染物质平均含量关系 底质 类犁 污染物厦平均台罨(mg k g )C11 Z n Ph Cd 上述分析 表明，海洋底质 污染 物质 含量 随沉积物 的粒度 而变 化，其 变化 规律 是 沉积 物的 粒度 与污染 物质 含 量呈正相关”，显 示了元 素的 粒度 控制律。同时 也证 明了理 论 上 关 于 较细颗 粒(牯土 粒 级)具有 较 强的 离子吸附 能力和 较大 的化学凝 聚力 的

7、论点。设 上述Cu、Hg Za、Cd、Ph 5项 目在 细粒级 中的 含量为 l。计算得 粘 土；粉 砂；砂 的 含 量比分别 为 Cu l：0 7 1；0 3 3；Hg l：0 8 8：0 4 1；Z n l：0 8 0：0 6 1；Cd l：0 9 3；0 6 4,P b l：0 6 l：0 5 9。在这 一方面，王 化泉 3 等人提 出 了海洋底 质污染 物质 含量在 砂粉砂质 粘 土、砂 粘土 质粉砂、牯土 粉砂质 砂 中的比例(表 3)。这 些比值 除了 硫化物和 6 6 6之外、都遵 从“元 素 的粒度 控制律”。笔者认为 基于“元素 的粒度控 制律”这一事 实 在考 虑 制定“海

8、洋底 质沉 积物环境 质 量评价 标准”时，应 根据不 同的底 质类型分 别 制定标 准，予 以粗略划 分为 砂、粉砂、粘土 三 个级别 的标 准，使 海洋底质环 境质量 评价更为 适台 实 际环境。裹 5 底质污染物质含 量在S TY、SYT、YTS中的比值 污染物 比 值 污染物 比 值 污染物 比 值 昌明盼“明 i n帖 L m 3 5 蛆蚰薯；6 T n 砂砂质土 螈 砂 粉蝌耕 砧 n=暑 鹋拍 蛐加 札帖=暑柏 曲蛐 砂 牡 维普资讯 http:/ 2期 喊建；近海底质环境质量评价标准初探 二、底 质环境 与生物 生态 笔者对 1 g T 8 1 g T g 年 南黄海，东海沿岸

9、 近海 的生物种 群调 查 资料 作 了分 析。这 次 调 查 的有关 内 容列于表 4。表 4的结果表 明，两江 口海区设 站最 多、各类生物 种群最 少。与6 O 年 代初 期资料 相比较，种群 显著减 少。尤其需 要指 出的是 对环境 污 染较为 敏感 的棘皮 动物 连一 种也没有。另外，用S h a n n o n-We a z r e z指数H 来定量描述生物生态环境更 为 合适。计算 得：两江 口海 区H，为1 g 3；南黄海 海 区为2 3 7；两江 口外 海为2 1 4；浙 闽沿海 区为2 2 0。一般 认为，HJ 3，存在 着环 境污染；H 2 存在较 严 重的环境 污染 问

10、题 嘲。两江 口海 区 H 2 其他 三海 区大于 2。因此，可 以认 为两江 口海 区的底 质环境 已经受 到一 定程度 的污 染。袭 4 各 海区 生 物 种 群 分 布 状 况 基 于 中国部分海 区海洋底 质环 境 已遭 受不 同程度 的污染 这一事实，在制订“海洋 底质环 境质量评 价标 准”时 应 注意 研究 中 国海区，尤其是 重点海 区水 生生物 海洋 生物 生态环境 与海洋底 质之 间的定 量关 系 以及人类 活动与 海洋底 质环境 之 间的定 量或 半 定 量 关 系使“标准”能适合 于海洋 底质环 境 的客观 实际。三、海洋底 质环境现状概述 虽然 目前 的海洋 底 质环

11、 境 监测技术 和手段 还不尽 人意，但 是，近 十年来 各单位 先后对 中 国沿岸海域进行了多次的海洋底质污染调查，获得 了大量的数据。在各海区的监测数据中，虽然 个 别项 目有所 差 异，但 大 部分 的可比性还 是比较 好 的。表 5列 出了 各海域、全 海域 及部 分 国外近海底 质环境 监测数 据 的实测 范围和 平均值(表 5)。客观的环境状况是一个实际参照体系。它反映了现实海洋环境的海洋底质沉积物中污染 物质的真实含量，反映了不 同海域的水化、物化条件下的动态平衡，同时也反映了区域的差 异性。在制订“标准”时，应根据实际参照系综合考虑。维普资讯 http:/ 海洋环境牡 9卷 裹

12、 5 中国各海域夏部分国 外海域近海 全国海洋环境监酗圈8 8 9 萄 垒旨l盅_删方素制定会议 料 T 8 一T 口 东海污染调查报告 四、关于底 质环境的背景值 问题 根据 1 9 7 9 年 4月东 海部分地质 柱状 样 分析，6 0 9 8 6 0 1 4 站的底 质油类 含量 底 层 分 别 为 6 0 0 和4 1 mE k B _。，柱样 长度分 别为1 0 和 1 4 m，得 平均油类 含 量为 6 0 5 mg k g。总 铬：6 0 6 8 站 最底层(8 0 c m柱 样)为2 6 O mB k g；Cu：6 0 0 8 6 0 9 1 和 6 1 4 1 站最 底层(柱

13、 样 长 度 分 别 为 2 2 0 1 3 0 和 1 9 0 c m)含量分 别 为 2 T 0，1 4 9和 2 1 8 m目 k g，平均 为 2 3 2 mB k B _。；Pb：6 0 1 0 6 0 7 3 和 6 0 9 7 站最 底层(柱样长度 分别 为 1 1 0、9 0 和 1 3 0 c m)含 量 分 别 为 2 6 3 1 T 6 和 1 1 9 mB k B，平均 为2 O 6 mg k B Z n：6 0 9 7 站最 底层(柱 样 长 度 为 1 3 0 c m)含量为 8 1 O mE k g (图 1)；Cd：6 0 1 0，6 0 2 9、6 0 1 3

14、 6 1 0 1、6 1 2 7 和 6 1 6 0 站最底 层 的平均值 为0 2 l ing k g。东 海的平均沉 积速 率为 1 0 1 5 c m a _ 。据 此推 算，上述 样最底层 的沉积 时 间 大 约 在 8 0 1 5 0 a之 前，即在 1 帅0 年 或更早一 些 时候 沉 积的。可 以推断，那 时 基本 上不存 在 人 为 的 海洋 污染 问题，所 以，柱状 样底层 的污染 物质 含量 基本上 可 以认为 是它们 的本 底值，即背 景 值。污 染物质 的背景 值可 分为 两种 类 型。第一种 是在 没有人 为污染 的环境 中以一定的形态 一定的 自然车度存在于海洋沉积

15、物中，诸如Cu、Z a C d、有机质 硫化物等，它们的 自然丰 维普资讯 http:/ 2期 破 建 几：近 海 底质 环 境质 最 评 价 标 准初 探 7 3 单 位：k g 一 硷出平 均 值 度 由于世 界 各地 区地 壳组 成的不 均一性 及 各地 域 之间环境 条件 的差异性 而有所 不 同，海洋底 质 环境 的背 景值 也表现 了这 一差 异。因此，第一类型 的背 景值具 有一定 的 区域 眭。表 6列出 了 国内外 部分近 海底 质 沉积 物 的背 景值。油粪 总C C Pb Z 圈l 柱 收样 最 底层 污 染物 含 量(mg k g )维普资讯 http:/ 7 4 海洋

16、环境科学 9卷 堆 位：皿g k g 第二 种 类型 的污染物质 的背 景值为零。因为 这 类污 染 物质 在 没有人 类 活动之前 是不存 在 于 自然界 的 如6 6 6 DDT等。在制 订“海洋 底 质环 境质 量评价 标准”时对 于第一 类 污染物 质，首先 应 该 确 定“标 准”的适 用范 围和 海 区功 能。其次 了解 该范围 内的污 染物质 的背 景值，再 了解 该范 围 内的 海洋底质 环境 现状，二者 之差 即为人 为 污染 量。当人为 污染 量达 到某一 量值 便会对 该功 能 海区产生 海洋 生物生态 效应和 海洋环 境效 应，从 而直接 或 间接 影响人 类。这样 就

17、可 以认为 海 洋底 质产生 了污 染。这 一 量值 与背景 值之 和可 以大致 定为 海洋底 质环 境质量 评价标 准 值。对 于 第二 类型 的污染 物质 只要研 究其对 海洋生 物 的生态 效 应 人 类效应 及环 境 效应 的最高安 全浓 度，即可视 为“标准”五、标 准 为 了使评价 较为 客 观地反 映海洋底 质环境 状况 综台上述 四点 并根 据多年来 剥底 质环 境评价 的实践 与经验 粗 浅地提 出了“海洋底质环 境质 量 评价 标准”(表 7)。标准 分粘 土 级、粉 砂级、砂级 三级标 准 以供参考。在今 后 的工 作 中 我们 将进一 步对 海洋 环境 生物 效 应。底

18、质 环 境背景 值和底质 环境 现状进 行研究，并逐步 完善该“标 准”。表 7 海洋底质环境 质量评侨标准(三级)除6 B B 外，其余项 目单位均为mg k g 维普资讯 http:/ 2期 破建人：近海底质环境质量评价标准初探 我们采 用这 一标准 对 1 9 8 5 年 丰水期 两江 口底质 监测 资料 根据不 同底 质类型 的实 际含 量情 况 采 用不 均等加 权累加 法求得 某-N站 的实 际标准 再来计 算超标 指数 然 后将不 同 污染 因 子加 权 累加求 出综合污 染超标 指数 计 算结果 与海 区实际底 质环境 状 况比较 一致，并 通过模 糊数 学 聚类方 法进一 步

19、证 实了这一 点。评价 结果与顾 学俊 等的 用模 糊数 学 方法分析 两江 口海 区环 境时 空变 化特 征 的 结果 基本 一致”。本 文撰 写过 程 中，得 到顾 学傻、顾 国 良、徐 春林 高级工程 师的指 导，在 此一 并 致谢。参 考 文 献 1 王正芳等海洋环境科学，2(1 9 8 3)3：卜 3。(2 是景阳等，海洋与湖诏，I b(i 9 8 5 2：9 2 _-1 0 1。3)王化泉等，南海海洋，(1 9 8 )，2：3 9 一“。东海协作组，T 8 _ _ T 9 末海污染调查报告，海洋出版社1 9 8 4 5】格雷-海洋沉积物生态学，山东海洋学 院，1 9 8 4。B 朱

20、椎等一环境质量标准总论，率国标准出版社，1 9 8 6。T)AL e I Me y e z o o n t 0 ，0 r Po l l u 岛 f J _ 1 2(1 9 8 1)，T：2 4 4-2 5 0。8)G He r s l e l ma n P f a t ，M a t,P o t t u f 且 I Z(i g S D，4：l 3 1 1 3 4 9)J A C mp e e l I a t，朋 0 r P 吼 ，I I(1 9 8 0)9：2 5 T 一2 6 1。1 0 吉田多摩夫，海洋科学，8(1 9 T 6)，1 2：1 4-2 0。1)顾学俊等，束海医网第二次技术交流台论文集，1 9 8 8。维普资讯 http:/